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在传统的纯相位全息显示系统中, 一般基于快速傅里叶变换(FFT)算法来计算相位全息图, 在FFT的计算中需要遵循Nyquist采样定理, 因此, 重建图像的尺寸往往受限于空间光调制器的固定采样率. 这个限制可以通过卷积算法或者两步菲涅耳衍射算法来解决, 但是需要使用多个FFT的计算, 导致计算量增大. 鉴于此, 提出了一种基于透镜的纯相位全息图计算方法. 在全息图的计算中, 通过透镜的成像原理建立一个采样率可变的虚拟全息面, 通过调节相应的距离参数使得在全息图的计算中可以任意调节原始图像的采样率, 摆脱了传统方法中液晶空间光调制器带宽积对重建图像尺寸的限制, 并且这种算法只需使用一次FFT就能达到变采样率的衍射计算, 大幅提高了全息图的计算速度. 数值模拟及光学实验结果证明了此方法可以在全息显示光学系统中清晰地重建不同尺寸的图像. 同时该系统可以有效地消除由空间光调制器的像素化结构带来的零级衍射.
[1] Xia J, Yin H 2009 Opt. Eng. 48 020502
[2] Haist T, Schonleber M, Tiziani H J 1997 Opt. Commun. 140 299
[3] Yu Y J, Wang T, Zheng H D 2009 Acta Phys. Sin. 58 3154 (in Chinese) [于瀛洁, 王涛, 郑华东 2009 物理学报 58 3154]
[4] Zheng H D, Yu Y J, Dai L M, Wang T 2010 Acta Phys. Sin. 59 6145 (in Chinese) [郑华东, 于瀛洁, 代林茂, 王涛 2010 物理学报 59 6145]
[5] Shimobaba T, Weng J, Sakurai T, Okada N, Nishitsuji T, Takada N, Shiraki A, Masuda N, Ito T 2012 Comput. Phys. Commun. 183 1124
[6] Muffoletto R P, Tyler J M, Tohline J E 2007 Opt. Express 15 5631
[7] Shimobaba T, Kakue T, Okada N, Oikawa M, Yamaguchi Y, Ito T 2013 J. Opt. 15 075302
[8] Shimobaba T, Makowski M, Kakue T, Oikawa M, Okada N, Endo Y, Hirayama R, Ito T 2013 Opt. Express 21 25285
[9] Zhang F, Yamaguchi I, Yaroslavsky L P 2004 Opt. Lett. 29 1668
[10] Okada N, Shimobaba T, Ichihashi Y, Oi R, Yamamoto K, Oikawa M, Kakue T, Masuda N, Ito T 2013 Opt. Express 21 9192
[11] Chang C, Xia J, Lei W 2012 Opt. Commun. 285 24
[12] Gerchberg R W, Saxton W O 1972 Optik 35 237
[13] Zhang H, Xie J H, Liu J, Wang Y T 2009 Appl. Opt. 48 5834
[14] Makowski M, Ducin I, Kakarenko K, Suszek J, Sypek M, Kolodziejczyki A 2012 Opt. Express 20 25130
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